NL1016384C2 - Dempingsinrichting met ten minste gedeeltelijk flexibel beweegbaar uitgevoerd membraan. - Google Patents

Description

ΔΟΟ-50212/RR/MMA

Korte aanduiding: Dempingsinrichting met ten minste gedeeltelijk flexibel beweegbaar uitgevoerd membraan.

5 De uitvinding heeft betrekking op een dempingsinrichting vol gens de aanhef van conclusie 1.

Een dergelijke dempingsinrichting is bijvoorbeeld bekend uit GB-A-2 165 003. Hierin wordt een dempingsinrichting voor een brandstof injectiesysteem voor een voertuigmotor geopenbaard. De inrichting 10 omvat een behuizing met een eerste kamer die in verbinding staat met een brandstofleiding, welke eerste kamer door middel van een membraan wordt gescheiden van een tweede kamer. Het membraan betreft een elastisch vervormbaar membraan dat verder onder veerspanning van een schroefveer staat. De tweede kamer is gevuld met lucht en staat des-15 gewenst in contact met de atmosfeer. Tijdens bedrijf worden drukfluc-tuaties in de brandstofleiding, bijvoorbeeld afkomstig van een stroomopwaarts gelegen plunjerpomp, doorgegeven aan de eerste kamer, alwaar de drukfluctuaties ervoor zorgen dat het membraan elastisch vervormt en de veerspanning van de schroefveer verandert. Als gevolg 20 hiervan verandert de volumeverhouding tussen beide kamers en vindt er een demping plaats van de drukfluctuaties.

Nadelig bij deze bekende dempingsinrichting is dat de druk-fluctuaties weliswaar in enigerlei mate gedempt worden, maar nog steeds een enigszins schokkerig verloop van de brandstofstroom tot 25 gevolg hebben. Daarnaast worden tegenwoordig steeds strengere eisen aan dergelijke dempingsinrichtingen gesteld. Zo moet de inrichting nu bijvoorbeeld ook goed blijven functioneren bij temperaturen van -40° Celsius tot +80° Celsius. Bij de lage temperatuur van -40° Celsius is in de praktijk gebleken dat het elastisch vervormbare membraan 30 zodanig stijf wordt dat te weinig demping plaatsvindt. Dit onvoldoende dempingsresultaat wordt nog eens versterkt bij toepassing voor lage drukken in de brandstofstroom, aangezien de initiële vervormingsweerstand van het membraan dan relatief extra groot is.

De uitvinding heeft tot doel bovengenoemde nadelen te 35 ondervangen, en een dempingsinrichting te verschaffen waarmee m * p" f' i K- l .

2 drukfluctuaties in een door een leiding gevoerde brandstofstroom grotendeels kunnen worden uitgedempt. In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel een dempingsinrichting te verschaffen die ook bij lage drukken en/of hoge dan wel lage temperaturen goed functioneert.

5 Deze doelen worden volgens de uitvinding bereikt door een dempingsinrichting volgens conclusie 1. Een membraan tussen een eerste en een tweede kamer is hierbij ten minste gedeeltelijk flexibel beweegbaar uitgevoerd. Drukfluctuaties die vanuit een brandstofleiding worden doorgeleid naar de eerste kamer zullen 10 tijdens bedrijf in hoofdzaak gedempt worden middels comprimering dan wel uitzetting van een hoeveelheid gasvormige medium dat in de tweede kamer is opgenomen. Verrassenderwijs is in de praktijk gebleken dat de dempingselasticiteit van het gasvormige medium tot zeer goede dempingsresultaten leidt. Het ten minste gedeeltelijk flexibel 15 beweegbare membraan · kan nagenoeg zonder weerstand heen en weer bewegen en aldus de volumeverhouding tussen de beide kamers zodanig aanpassen dat de drukfluctuaties in de brandstofstroom efficient en snel gedempt kunnen worden. De dempingselasticiteit wordt hierbij niet langer uit een elastische vervorming van een membraan verkregen, 20 maar uit de volumeverandering van de achter het ten minste gedeeltelijk flexibel beweegbare membraan opgesloten hoeveelheid gasvormig medium. Met name bij lage drukken is gebleken dat zeer goede dempingsresultaten worden verkregen, waardoor een zeer gelijkmatige onder een lage druk staande brandstofstroom ontstaat, 25 die bijvoorbeeld zeer geschikt is om aan een brandstofkachel van een voertuig te worden gevoerd. De eigenschappen van het membraan volgens de uitvinding veranderen met voordeel niet of nauwelijks bij meer extreme temperaturen. De dempingsinrichting volgens de uitvinding is eenvoudig en goedkoop te vervaardigen en nagenoeg onderhoudsvrij in 30 het gebruik.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zijn vastgelegd in de conclusies 2-10.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een samenstel van een dempingsinrichting volgens de uitvinding met een brandstofleiding en 35 een pulserend werkende brandstofpomp volgens conclusie 11. Verder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het bedrijven van een dergelijk samenstel volgens conclusie 12.

1016384 - 3

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 een schematisch aanzicht is in doorsnede van een uitvoeringsvorm van de dempingsinrichting volgens de onderhavige uitvin-5 ding; fig. 2 een aanzicht is overeenkomstig fig. 1 waarbij een con-densatie-element is voorzien in de eerste kamer; fig. 3 een aanzicht is overeenkomstig fig. 2 van een eerste uitvoeringsvariant van het membraan; 10 fig. 4 een aanzicht is overeenkomstig fig. 2 van een tweede uitvoeringsvariant van het membraan; en fig. 5 een aanzicht is overeenkomstig fig. 1 waarbij een variant van een condensatie-element is voorzien in de eerste kamer.

In fig. 1 is de dempingsinrichting in zijn geheel aangeduid 15 met het verwijzingscijfer 1. De inrichting omvat een behuizing 2 die een cilindrische ruimte begrenst. In de ruimte is een membraan 3 voorzien dat de ruimte in een eerste kamer 4 en een tweede kamer 5 verdeelt. De eerste kamer 4 is voorzien van een brandstoftoevoerope-ning 8 en een brandstofafvoeropening 9, via welke de eerste kamer 4 20 in stromingsverbinding kan worden gebracht met een brandstofleiding. De tweede kamer 5 is gevuld met een gasvormig medium, bijvoorbeeld lucht of een inert gas.

Het membraan 3 is gedeeltelijk flexibel beweegbaar uitgevoerd en omvat hier een afrolbaar membraandeel 10 van een flexibel materi-25 aal. Onder flexibel wordt hier verstaan: "zonder elastische vervor ming en nagenoeg zonder weerstand aanpasbaar aan wisselende omstandigheden", oftewel in de toepassing volgens de uitvinding: "zonder al te veel weerstand vrij beweegbaar tussen uiterste standen". Het af-rolbare membraandeel 10 is bijvoorbeeld vervaardigd uit een dunwandig 30 kunststof materiaal dat flexibel naar boven of naar beneden kan afrollen. Het afrolbare membraandeel 10 sluit aan de binnenzijde aan op een stijver plaatvormig membraandeel 11, en aan de buitenzijde op een stijver schijfvormig membraandeel 12. Tijdens afrollen blijft het deel 12 op zijn plaats, terwijl het deel 11 mee heen en weer beweegt. 35 Voor de duidelijkheid zijn in fig. 1 met onderbroken lijnen een linker en een rechter afgerolde stand van het membraan 3 weergegeven.

Indien tijdens bedrijf in de eerste kamer 4 tijdelijk een hogere druk optreedt, dan zal het membraan 3, middels een geschikt af- 101 63 8 4-» 4 rollen van het afrolbare membraandeel 10, bewegen naar de meest linker stand. Indien in de eerste kamer 4 een lagere druk optreedt, dan zal het membraan 3, middels een geschikt afrollen van het afrolbare membraandeel 10, bewegen naar de meest rechter stand. De als gevolg 5 hiervan optredende verkleining dan wel vergroting van het volume van de tweede kamer 5 zal ervoor zorgen dat de druk van de hoeveelheid opgesloten gasvormig medium overeenkomstig zal toenemen of afnemen. Dit zorgt op zijn beurt weer voor een overeenkomstige volumeverande-ring van de eerste kamer 4 en overeenkomstige drukverlaging c.q. 10 drukverhoging van de brandstofstroom in de eerste kamer 4. Aldus kunnen drukfluctuaties zeer efficiënt gedempt worden. Het membraan ondergaat hierbij geen elastische vervorming, en kan eenvoudig en snel volumeveranderingen tot 25% van de tweede kamer 5 bewerkstelligen. De demping wordt dankzij het flexibel beweegbare membraandeel in hoofd-15 zaak verkregen uit de dempingselasticiteit van het gasvormige medium. Zelfs op zichzelf staande volumeveranderingen van het gasvormige medium als gevolg van zeer grote temperatuurschommelingen (van -40° Celsius tot +80° Celsius) kunnen door het afrolbare membraandeel 10 eenvoudig worden opgevangen, waarna de inrichting volgens 20 bovenbeschreven werkwijze zijn dempende werking kan vervullen. Het membraan 3 kan slap en licht van gewicht worden uitgevoerd. Het membraan 3 is hierdoor goedkoop te vervaardigen, terwijl tevens de stijfheid- en sterkteeigenschappen van het membraan 3 niet wezenlijk veranderen bij de grote temperatuurverschillen.

25 De dempingsinrichting volgens de uitvinding is met name voordelig gebleken bij lage drukken, bijvoorbeeld in de toevoer van brandstof aan een systeem met een zeer lage uitstroomweerstand zoals een extra brandstofkacheltje in een voertuig. Dankzij het ten minste gedeeltelijk flexibel beweegbare membraan ontstaat er ook bij lage 30 drukken bijna geen drukval aan het einde van elke pompslag. Aldus kan de dempingsinrichting tot drukken kleiner of gelijk aan 20 milibar worden toegepast.

In fig. 2 is een uitvoeringsvorm getoond waarbij in de tweede kamer 5 een begrenzingslichaam 20 is opgenomen. Het 35 begrenzingslichaam 20 omvat meerdere doorlaatopeningen 21 en is uit een relatief stijf materiaal vervaardigd. Het begrenzingslichaam 20 dient ertoe een meest linker stand van het membraan 3 te begrenzen, waardoor zelfs bij zeer hoge drukken in de eerste kamer 4 te allen 101 63 8 4^ 5 tijde voorkomen wordt dat het membraan 3 kapot kan scheuren. Desgewenst kan aan de andere zijde van het membraan 3 een gelijksoortig begrenzingslichaam worden voorzien.

In fig. 2 is met veel voordeel een condensatie-element 25 5 voorzien. Het condensatie-element 25 strekt zich uit op een positie tussen de brandstoftoevoeropening 8 en de brandstofafvoeropening 9. Tijdens bedrijf ontstaan aan de pompzijde van de dempingsinrichting 1 kleine dampbelletjes in de brandstofstroom. Het condensatie-element 25 is zodanig permeabel uitgevoerd dat de brandstof daardoorheen kan 10 sijpelen. De ontstane dampbellen worden echter als het ware gedwongen om te gaan condenseren aan de zijde van de brandstoftoevoeropening 8. De werking van het condensatie-element 25 is naar alle waarschijnlijkheid als volgt: tijdens bedrijf ontstaat er een dunne brandstoffilm op het condensatie-element 25, dat ervoor zorgt dat de 15 ontstane dampbelletjes tegen worden gehouden. De dampbelletjes hopen zich op in de eerste kamer 4. Op een gegeven moment bereikt de dampdruk in de eerste kamer 4 een zodanig niveau dat de dampbelletjes aan het condensatie-element 25 zullen condenseren en daardoorheen kunnen sijpelen.

20 - Het condensatie-element 25 is hier verticaal opgesteld. Dit heeft het voordeel dat de brandstofstroom die tijdens bedrijf in de eerste kamer ontstaat slechts het onderste deel van het condensatie-element 25 onderdompelt. Gebleken is dat er dan zelfs bij grote hoeveelheden dampbelletjes geen doorslag van dampbelletjes door het 25 codensatie-element 25 heen plaatsvind.

In fig. 3 is een uitvoeringsvariant weergegeven, waarbij het flexibel beweegbare deel van het membraan een balgvormig in en uit elkaar beweegbaar membraandeel 30 is. Een eerste vervormingsstand is weergegeven met onderbroken lijnen. De werking van deze variant is 30 grotendeels gelijk aan die van fig. 1 en 2. Indien tijdens bedrijf in een eerste kamer 34 tijdelijk een andere druk optreedt, dan zal het membraan, middels een geschikt in- of uitvouwen van het balgvormige membraandeel 30, flexibel naar een andere stand bewegen. De als ge·^ volg hiervan optredende volumeveranderingen van de beide kamers 34, 35 35 zorgen voor een efficiënte demping van de drukfluctuatie.

In fig. 4 is een andere uitvoeringsvariant weergegeven, waarbij een volledig flexibel beweegbaar membraan 40 een tweede kamer 41 gmsduit. Het membraan 40 is hierbij bijvoorbeeld als kunststof zak 101603 4-·« 6 uitgevoerd. De werking van deze variant is grotendeels gelijk aan die van fig. 2 en 3. Indien tijdens bedrijf in een eerste kamer 44 tijdelijk een andere druk optreedt, dan zal het membraan 40 in hoofdzaak flexibel verkreukelen dan wel ontfrommelen. De als gevolg hiervan 5 optredende volumeveranderingen van de beide kamers 44, 45 zorgen wederom voor een efficiënte demping van de drukfluctuatie. Het zakvormige flexibele membraan is hier zwevend opgesteld, en wordt slechts in zijn bewegingen begrensd door een uitstekend randdeel 46. In een variant kunnen ook meerdere van dergelijke zakvormige flexibele mem-10 branen worden voorzien in één dempingsinrichting.

In fig. 5 is een variant van een condensatie-element weergegeven. Het condensatie-element is hier uitgevoerd als overdrukventiel 50. Het overdrukventiel 50 bestaat hierbij uit een ondoorlaatbare plaat 51 die voorzien is van een doorstroomopening 52. 15 De opening 52 wordt afgedicht door een onder veerspanning staande kogel 53. Het overdrukventiel 50 strekt zich uit op een positie tussen een brandstoftoevoeropening 55 en een brandstofafvoeropening 56 van een eerste kamer 57. Verrassenderwijs is in de praktijk gebleken dat aan de pompzijde ontstane dampbelletjes, het 20 overdrukventiel 50 niet of nauwelijks passeren. De werking is naar alle waarschijnlijkheid als volgt: tijdens bedrijf ontstaat er een dunne brandstoffilm die langs de kogel 53 stroomt. Dit zorgt ervoor dat de ontstane dampbelletjes tegen worden gehouden. De dampbelletjes hopen zich op in de eerste kamer 57. Op een gegeven moment bereikt de 25 dampdruk in de eerste kamer 57 een zodanig niveau dat de dampbelletjes zullen condenseren en eveneens langs de kogel 53 van het overdrukventiel 50 kunnen sijpelen. De drukval bij deze variant zal circa 200-600 milibar bedragen, en in het bijzonder circa 400 milibar zijn. In plaats van een overdrukventiel kan ook een 30 anderssoortig smoorelement met nauwe doorlaatopening worden voorzien.

Naast de getoonde uitvoeringsvormen zijn vele varianten mogelijk. Zo kunnen de diverse getoonde flexibele membraandelen ook met elkaar gecombineerd worden, en voor wat betreft de vorm en afmetingen aangepast aan de specifieke eisen van de gewenste 35 toepassing. De behuizing en de kamers kunnen elke andere gewenste vorm hebben, waarbij de kamers tevens anders ten opzichte van elkaar gepostioneerd kunnen worden, bijvoorbeeld boven elkaar. Het membraan wordt bij voorkeur vervaardigd uit fluorsiliconen. Ook andere 101 63 8 4-« 7 materialen zijn mogelijk, zolang er maar een flexibel beweegbaar membraandeel is voorzien.

Aldus is volgens de uitvinding een eenvoudig en goedkoop te vervaardigen dempingsinrichting verkregen die onder alle gewenste 5 omstandigheden zeer efficiënt drukfluctuaties in een door een brandstofleiding gevoerde brandstofstroom kan uitdempen en aldus een zeer gelijkmatige uitgaande brandstofstroom kan doen ontstaan.

1016334

Claims (14)

1. Dempingsinrichting voor het dempen van drukfluctuaties in een door een brandstofleiding gevoerde brandstofstroom, omvattende: 5. een behuizing (2) met een ruimte die door een membraan (3) in ten minste een eerste en een tweede kamer (4, 5) wordt verdeeld; waarbij de eerste kamer (4) een aansluitpunt heeft om in stro-mingsverbinding te worden gebracht met de brandstofleiding, de tweede kamer (5) gevuld is met een hoeveelheid gasvormig medium, en waarbij 10 tijdens bedrijf drukfluctuaties in de eerste kamer (4) via het membraan (3) kunnen worden omgezet in een vergroting dan wel verkleining van het volume van de tweede kamer (5), met het kenmerk, dat het membraan (3) ten minste gedeeltelijk flexibel beweegbaar is 15 uitgevoerd voor het tijdens bedrijf, via een flexibele beweging van het membraan (3) naar een andere stand, in hoofdzaak dempen van druk-fluctuaties in de eerste kamer (4) middels dempingselasticiteit van het in de tweede kamer (5) opgenomen gasvormige medium.

2. Dempingsinrichting volgens conclusie 1, waarbij het flexibel beweegbare deel van het membraan (3) een afrolbaar membraandeel (10) omvat.

3. Dempingsinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij het flexi-25 bel beweegbare deel van het membraan een balgvormig in en uit elkaar beweegbaar membraandeel (30) omvat.

4. Dempingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het membraan (3) voor ten minste een kwart van zijn oppervlak 30 flexibel beweegbaar is uitgevoerd.

5. Dempingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het membraan (40) in hoofdzaak volledig flexibel is uitgevoerd . 35

6. Dempingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het membraan (3) een zodanig flexibel beweegbaar deel omvat dat volumeveranderingen van ten minste 25% van het volume van de 1016384' tweede kamer (5) middels een flexibele beweging van het flexibel beweegbare membraandeel kan worden opgevangen.

7. Dempingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, 5 waarbij het membraan (40) de tweede kamer (41) omsluit.

8. Dempingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een van doorlaatopeningen (21) voorzien begrenzingslichaam (20) is voorzien in de tweede kamer (5) voor het begrenzen van een 10 uiterste stand van het membraan (3).

9. Dempingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het aansluitpunt van de eerste kamer (4) een op afstand van elkaar gelegen brandstoftoevoer- en afvoeropening (8, 9) omvat, waar- 15 tussen in de eerste kamer (4) een de doorvoer afdekkend condensatie-element (25) gepositioneerd is voor het doen condenseren van dampbel-len die in de brandstofstroom ontstaan.

10. Dempingsinrichting volgens conclusie 9, waarbij het condensa- 20 tie-element (25) in hoofdzaak volledig brandstofdoorlaatbaar is en zich ten minste gedeeltelijk in opwaartse richting uitstrekt, zodanig dat het condensatie-element (25) na opstarten tijdens bedrijf slechts gedeeltelijk ondergedompeld is in brandstof.

11. Samenstel volgens conclusie 9, waarbij het condensatie-element een overdrukventiel (50) omvat waarlangs de brandstof kan passeren.

12. Samenstel van een dempingsinrichting volgens één van de conclusies 1-11 met een brandstofleiding en een pulserend werkende brand- 30 stofpomp.

13. Werkwijze voor het bedrijven van een samenstel volgens conclusie 12 waarbij een condensatie-element volgens conclusie 10 is toegepast, waarbij de brandstofpomp een uitgaande druk levert die kleiner 35 of gelijk is aan 20 millibar.

14. Werkwijze voor het bedrijven van een samenstel volgens conclusie 12 waarbij een condensatie-element volgens conclusie 11 is toege- 10 1 63 8 4 past, waarbij de brandstofpomp een uitgaande druk levert van circa 200-600 millibar. 1 Π 1 R' P .·’ * w t 0 w'